JPH02107581A - 付着性発泡構造体とその製法 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、付着性良好な無機発泡構造体ならびにその製
法に関し、より詳細には水溶性ケイ酸アルカリと金属ケ
イ素粉末および水性媒体とを原料とし、常温下で現地施
工可能な非晶質ケイ酸を主成分とする付着性発泡構造体
ならびにその製法に関する。

［従来技術］ 近年、保温材、断熱材、吸音材、遮音材等の熱および音
の遮断材料への強い需要があり、工業用ならびに焼却用
の各種炉、製造工場や発電所、レジャー施設、工業機器
類、通信ならびに輸送機関、住宅産業を含むビル建築等
の各分野および騒音防止関連の分野等において、こうし
た遮断材料は広く求められている。

これらの各分野においては、こうした遮断材料を、張り
付け、カバリング、被覆、コーティング。

吹き付け、詰め込み、仕切り、間仕切り等の方法により
施工している。このため、こうした材料は被施工面に対
して付着性良好であるか、または固定もしくは密着性が
容易である材料であることが必要である。しかも耐熱性
ならびに耐水性に優れている材料であることが求められ
ている。

以下、本明細書においては、「保温材、断熱材。

吸音材、遮音材等の熱および音遮断材料」を単に「遮断
材料」と省略して記載することがある。

一般に断熱材もしくは吸音材として使用される材料は、
それ自体、熱等のエネルギー伝導の小さい材質であるこ
とが好ましい。しかし、こうした材料を耐熱性のある無
機系物質に求めても安価には入手し難く、結局空気の持
つ熱や音の遮断性を利用することが経済的に有利とされ
ている。そのために保温材や断熱材また吸音材には細か
い気孔を極めて多く持つ多孔質材料や、空気を多量に包
含できる綿状もしくは繊維状の材料を応用し、その遮断
効果を挙げている。

従って、これら遮断材料の原料には、天然品もしくは合
成品の中から嵩比重の小さい材料が用いられており、一
般には、その嵩比重がほぼ０．２８〜０．８０ｇ／ａｄ
の範囲にあることが熱および音の遮断効果を挙げる上で
重要とされている。

特に、主としてその遮断効果が求められる場合には嵩比
重０．３５ｇ／ｃｍ３以下の軽量材料が好んで使用され
ている。

従来使用されているこのような材料の一例を示せば、ケ
イソウ上、パーライト、バーミキュライト、石綿、岩綿
、塩基性炭酸マグネシウム、ロックウール、スラグウー
ル、グラスファイバー、セラミックファイバー等を挙げ
ることができる。しかしこれらの形状は粉状、繊維状、
綿状、顆粒状等に調製されており、それ自体では構造体
を形成してはいない。

これらの軽量もしくは多孔質の材料を成型体もしくは構
造体として用いるためには、無機質バインダー等で固め
るか、もしくは加熱や加圧処理して、予め一定寸法のブ
ロックや板状の成型体に加工して使用に供している。

その例としては、ケイソウ上をブロック状に成型したケ
イソウ士レンガや、石綿−ケイ酸カルシウムや石綿−ロ
ックウールを板状に成型した断熱被覆板、さらには焼成
処理により調製した泡ガラス板や抗火石の焼成発泡体等
を挙げることができる。

また、他の多孔質成型体としては、焼結法により製造さ
れるセラミックス多孔質体が多数案出されており、吸音
材、保温材、断熱材、セラミックスフィルターや触媒担
体等多くの分野で利用されている（セラミックスＶｏ１
．２３　Ｐ、７０２　（１９３８））。

また、熱処理せずに多孔質体を製造する方法としては、
例えばセメントスラリー中に大量の泡を含ませたり、界
面活性剤等を加えて水を泡立たせて、これにセメントを
配合して製造されている気泡コンクリート等（特開昭６
３−１８５７２号等）が知られている。

また、結晶性ケイ酸カルシウムからカルシウム成分を除
去して、回収した非結晶シリカを成形型に入れ、圧縮成
形して製造した非晶質シリカの成形体（特開昭６３−４
１８４．９号）も提案されている。

また、セメントスラリーに少量のアルミニウム粉末を配
合し、水素ガスを発生させ、オートクレーブに入れ、１
８０℃の条件下で加熱して軽量ブロックもしくは板を製
造する方法（化学便覧応用化学編Ｉ（日本化学会編）９
３８頁丸善発行）は広く知られ”ＡＬＣ板”　（ａｕｔ
ｏｃｌａｖｅ　ｌｉｇｈｔ　ｗｅｉｇｈｔｃｏｎｃｒｅ
ｔｅ）　　として製造されており、ドイツ製のヘーベル
、スエーデン製のシボレックス等の商標を付して市販さ
れ、これらを組み合わせて熱および音の遮断用構造体と
して利用されている。

その他に、水ガラス系アルカリケイ酸塩にステアリン酸
でコーティングされたアルミニウム、ケイ素の金属粉末
を混合し、この混合物を特殊な型に注入後加熱処理し、
発泡させた成形体を製造する方法（特開昭６３−２０６
３６８号等）も開示されている。

しかし、これらの方法ではアルカリ成分を多量に含有し
てしまうことから、耐熱性のある発泡体は得られていな
い。この欠点を補うためにセラミック粉末と少量の金属
粉末との混合物にリン酸を加え発泡させた後、熱処理し
て発泡体を製造する改良方法（特開昭１５９２７１号）
も提案されている。

以上の各遮断用成形体は、予め工場等で製造された後、
施工現場に運び込まれ、そこで組み合わされ、特殊な金
具等の保護材や固定材、もしくは特別な接着剤を用いて
被施工面に密着させ、熱や音の遮断用構造体として完成
させ、使用されている。

しかし、これらの遮断材料が使用されている現場は、必
ずしも成形体のみの組み合わせだけで構造体の施工がで
きる場所だけでなく、湾曲した場所や狭い場所での施工
も必要である。このような場合、上記のような軽量の遮
断材料を無機質バインダーと共に吹き付けたり、モルタ
ル対応したり、塗布する方法等（無機有機工業材料便覧
第１４２０頁東洋経済新報社発行）で目的の熱や音の遮
断施工を行っている場合もある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし現状では、上記のように熱もしくは音の遮断材料
をセメントモルタル仕上げをするようにして、現地で原
料を調合し被施工面に直接付着せしめて施工する方法で
は、以下説明するように断熱や吸音の効果が期待する程
には得られず問題となっている。

即ち、上述したように、一部ロツクウールやガラス繊維
等の繊維状の綿を現場で水ガラスやセメントと共に混合
した後、吹き付けしたりして被覆コーティングしている
場合もあるが、こうした吹き付けによる施工方法を採る
と、その作業環境のみならず、施工場所周辺までが酷く
汚染され、環境衛生上も問題とされ、施工作業者ならび
に施工主から喜ばれていない。

しかも、以上のような方法により、モルタル仕上げや吹
き付は法により施工する時は、生成する遮断材の空隙は
バインダーによって潰されて小さくなってしまい、満足
な空隙率を持った多孔質の遮断材は得られておらず、エ
ネルギーの遮断効果は頗る減少してしまう。

またバインダー類にポルトランドセメントを用いた場合
では、高温条件下における耐熱性ならびに被施工面への
付着性が期待できず、またそれ自体の強度の点でも問題
があり、満足には需要に応えられるものとはなっていな
い。

従って現状では、上記のように予め調製された多孔質の
成型体を現場に持ち込み、特殊な金具等の保護材や固定
材もしくは特別な接着剤を用いて。

これら成型体を被施工面に固定密着させる方法を採用せ
ざるを得す、その施工方法は複雑で煩雑なために問題と
なっている。

しかも、軽量骨材を粟おこし′状に成形した成形体では
、骨材間に空隙が形成されているとはいえ、それぞれ独
立した細孔は形成されていないので、気体や液体は通過
してしまい、構造体としての熱や音の遮断効果も著しく
低下し、問題となっている。

また、例えば、水ガラス系アルカリケイ酸塩の水溶液と
金属粉末との反応によって、それぞれ独立した細孔を有
する発泡体を形成させる方法もあるが、一般には加熱等
の処理を加える必要があり、このような処理を施工現場
で施し、しかも良好な付着性を持たせて被施工面に断熱
性もしくは吸音性を与えることは実質的に不可能である
。

また、水ガラスを原料として熱処理することなく、常温
で発泡体を形成させたときは、一般の使用に耐え得る強
度の発泡体は得られず、しかも、多量のアルカリ金属成
分の含有は避けられない。

従って、ケイ酸成分の含有量も高めることができず、こ
のアルカリ金属成分を含有しているための欠点として、
耐水性の欠如ならびにフランクス効果等による耐熱性の
低下をもたらし、使用場所に制限を受けることは避けら
れない。これらの欠点を補うためには、前述のように予
め製造工場で加熱処理して成形体に調製し、適当な保護
材料や固定材を併用して施工せねばならない煩雑さがあ
る。

以上のように、熱もしくは音の遮断を必要とする場所へ
使用できる耐水性および耐熱性に優れ、しかも被施工面
への付着性に優れた材料は未だなく、さらに常温という
条件下で施工して１作業環境を汚染させることな（、強
度のある発泡構造体を現地で生成せしめることは未だ成
功しておらず、強い需要があるにもかかわらず、問題点
を残したままになっている。

この発明の目的は、付着性、耐熱性ならびに耐水性に優
れた遮断材料用発泡構造体を提供すると共に、この発泡
構造体を施工現場で原料調合し、常温で施工生成せしめ
ことを可能ならしめる発泡構造体及びその製法を提供す
ることにあり、上述の問題点を解消するところにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明においては、５重量％濃度の苛性ソーダ（Ｎａ
ＯＨ）溶液に溶解する成分が少なくとも５０重量％以上
である発泡構造体において、該溶解成分中のケイ酸分を
Ｓ　ｉ　Ｏ，で表わし、アルカリ金属成分をその酸化物
基準Ｍ２０（アルカリ金ＢＣＭはリチウム、ナトリウム
、カリウム金夙の単独もしくは混合）で表わして、Ｍ２
０／ＳｉＯ，のモル比が０．１乃至０．４の範囲、特に
０．１５乃至０１３５の範囲にあり、しかもケイ酸分（
ＳｉＣ２）が６５重量％以上の組成を有し、必要に応じ
フッ素イオンＦ−を、Ｆ／ＳｉＯ□のモル比が０．８モ
ルを越えない量で含有しており、その見掛は比重がＱ、
３５ｇ／ｃｄ以下であり、しかも構成する細孔はそれぞ
れ独立していることを特徴とする付着性発泡構造体が提
供される。

また本発明によれば、水溶性ケイ酸アルカリ（以下、本
明細書においては「水溶性ケイ酸アルカリ」を「水ガラ
ス」と呼び代えて表現することがある）と金属ケイ素粉
末との混合割合が乾燥物基準で９２＝８乃至７５　：　
２５の重量比になるように調製された、１２乃至４０重
量％に相当する量の水性媒体が配合され、必要に応じて
ヘキサフルオロケイ酸アルカリ（Ｍ２ＳｉＦ５、Ｍはア
ルカリ金属）を０．１モルを越えない量で配合された材
料を、常温にて混合し、発熱反応させることを特徴とす
る非晶質ケイ酸が主成分である付着性発泡構造体の製法
が提供される。

さらにまた本発明によれば、上記非晶質ケイ酸が主成分
である耐熱性発泡体に、乾燥物基準で少なくとも２００
重量％の量で、嵩比重０．９５ｇ／ａ１以下である小塊
状の無機質軽量材が分散されていることを特徴とする付
着性発泡構造体とその製法が提供される。

上記において、本発明における発泡体を５重量％濃度の
苛性ソーダ（ＮａＯＨ）溶液で加熱溶解することによっ
て、非晶質ケイ酸のみならず供試料に含まれるアルカリ
金属成分ならびに、他の成分も溶解するが、これらを統
合して苛性ソーダ溶液による「溶解成分」とした。

また、本発明で云う「非晶質ケイ酸」を特定するために
、本明細書においては、下記実施例の項において見られ
るように、上記の溶解条件によって溶出するケイ酸分を
「非晶質ケイ酸Ｊに含め取り扱った。

［作　用］ 本明細書においては、以下本発明の［発泡構造体」を単
に「発泡体」と略記して表現することがある。

本発明者等は、直接の付着性を可能にし、耐熱性を向上
せしめ１強度ある発泡構造体を製造するために繰り返し
実験を行なった。その結果、水ガラスと金属ケイ素粉末
と水性媒体とを原料とし、さらに必要に応じてフッ素イ
オンをヘキサフルオロケイ酸アルカリの形で添加し、反
応させることによって、ここに生成した発泡体は、該発
泡体を苛性ソーダ液で溶解せしめる時に、少なくとも５
０重量％以上の溶解成分があり、その溶解成分中の非晶
質ケイ酸の含有量を６５重量％以上に維持し、Ｍ２０／
５ｉｎ２のモル比を０．１乃至０．４の範囲、特に０．
１５乃至０．３５の範囲にする時に、本発明の目的が好
適に達成されることを見出した。

しかも、それぞれ独立した細孔を有した発泡体を安価な
水ガラスを原料として人工的に形成せしめるためには、
金属粉末とアルカリ金属成分の反応により発生する水素
ガスを発泡用エネルギーとして利用することが有効であ
ることを見出した。

本発明における発泡体の新規性は、シロキシシラノール
基のポリマーとして糊状層を形成している水ガラスの特
性を利用し、この水ガラスと金属ケイ素粉末との間に特
定の反応条件を与えることによって、付着性にすぐれた
非晶質ケイ酸を主成分とし、独立した細孔を有する発泡
体を常温下で生成せしめ得ることを見出したことにある
。

しかも、このことによって、従来の施工法における施工
の複雑さや煩雑さ、ならびに作業環境の汚染等の問題点
を有効に解消する条件を見出したことにある。

非晶質ケイ酸は一般にシリカゲルと呼ばれており、その
組成式は（Ｓ　ｉ０２・ｎＨ２Ｏ）ｍの重合体として表
わされるが、その含水量は平衡水蒸気圧によっても異な
るが、多い時にはｎのモル数が５０になることもある。

構造としては、５ｉｎ４四面体が重合してポリマーを形
成している０重合の切れ目にはＯＨが結合しており、さ
らにそれが水和した状態になっている。従って、シリカ
ゲルは一般に大きい比表面積を有しているが、一方、こ
のシリカゲル中に結合しているＯＨ基を完全に除去しよ
うとすると１１００℃の熱処理が必要であり、多孔質の
耐熱性のある物質として知られている。従ってその応用
範囲も広く、高温下に曝される触媒担体や充填剤等とし
て有用に利用されている。

また、本発明の発泡体においては、主成分のケイ酸が非
晶質であることが、耐熱性であることもさることながら
、直接の付着性に優れた遮断材料用発泡体としてその効
果を発揮する一ヒで大変重要である。もしこのケイ酸が
結晶性であるならば、その結晶性ケイ酸では緻密な構造
体を形成し得ても、有機高分子の多孔質体の場合と同様
なポリマー状のネットワークを形成することはできず、
付着性に優れた効果を発揮することは期待できない。

このような高分子のポリマーを形成し得る無機の化合物
としては、一般にケイ酸アルカリである水ガラスを挙げ
ることができる。事実、この水ガラスが持つシロキシシ
ラノール基の脱水縮合を応用し、無機のポリマーとして
接着剤やバインダー等多くの分野で利用され、実績を挙
げている。

従来、水ガラスを原料として、ケイ着質で軽量の発泡体
を得ようとする時には、上述したように、水ガラスにア
ルミニウム、鉄、亜鉛等の金属末を加え、次式（１）の
反応により水素ガスを発生させ、この発生ガスのエネル
ギーで糊状の水ガラスを発泡させ、次いでその発泡体に
強度を与えるために加熱処理を施し、目的とする発泡体
を生成せしめてきた。

Ａ＋２０Ｈ−＋２８２０＝ＡＯ３”−＋２Ｈ，ｔ−（１
）式中Ａはアルミニウム、鉄、亜鉛等の金属元素しかし
、上記の反応式に従ってアルミニウム、鉄、亜鉛等の金
属粉末を用いて水素を発生させ。

発泡体を生成せしめる方法では、この時用いた金属はそ
の対応する金属の酸化物もしくは金属の酸塩を生成して
しまい、これらの金属酸化物もしくは酸塩では無機質の
高分子ポリマーを形成することは難しく、従って、付着
性があり、強度ある発泡体の生成を期待することはでき
ない。

従って、本発明の発泡構造体において、強度があり耐熱
性ならびに付着性に優れた発泡体とするためには、その
発泡体はケイ酸の含有量の高いポリマー状非晶質ケイ酸
で構成され、相対的にアルカリ金属成分の含有量が減少
されていることが必要である。

いまここに上記反応系におけるケイ酸成分とアルカリ金
属成分との含有量を検討して見るために。

次の計算を行なってみた。仮に用いる金属粉末にアルミ
ニウムを選び、水ガラスにはケイ酸分の多いＪＩＳ４号
品（Ｎａ２０・４ＳｉＯ，）を選び反応させたと想定す
ると、上記反応式は次式（２）となり、この式から各生
成物の理論的生成量比を計算することができる。

２Ａ１＋Ｎａ、０　・４ＳｉＯ，＋３１１□Ｏ＝２Ｎａ
Ａ１０２＋　４ＳｉＯ，＋　３Ｈ２↑−＝−（２）その
計算の結果、上記式（２）におけるＮａ２Ｏ／ＳｉＯ，
のモル比は０．２５であり、生成物中に含有されている
ケイ酸（Ｓｉｎ、）成分の量は乾燥物基準で計算して、
５９．４重量％にしかならないことが判る。

本発明の発泡体において、付着性ならびに耐熱性を向上
させるためには、非晶質ケイ酸の含有量を６５重量％以
上に維持することが条件であり、上記計算の例からも理
解されるように、水ガラスを原料とする場合、水素発生
のために添加する金属粉末に同種の元素であるケイ素粉
末を使用することによって初めて、その条件を満たすこ
とが可能となる。

今、金属ケイ素と水ガラスと水の王者からなる反応によ
り、水素ガスを発生させながら非晶質ケイ酸の発泡構造
体を形成させるとすると、その反応は、理論的には次式
（３）で示される筈である。

ＺＳｉ＋Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２＋２ＺＨ２０＝Ｎａ２０
　・ＺＳｉＯ□＋　ｎ５ｉｏ２＋　２ＺＨ２↑　・・・
・・・（３）式中、Ｚは１乃至４．５、ｎは１乃至５で
ある。

上記の反応式（３）に従ってその反応の具体的例を挙げ
て検討して見る。この時、仮に水ガラスとしては、Ｎａ
２Ｏ含有量の多いＪＩＳＩ号品（ｎ＝２）を選び、金属
粉末にケイ素粉末を１モル（Ｚ＝１）に選ぶ時は、生成
物中における理論的ケイ酸（Ｓ　ｉ　ｏ２）成分の含有
量は７４．４重量％に達し、Ｎａ、○／ＳｉＯ２のモル
比は１／（ｚ＋ｎ）−１／３即ち０．３３モルとなる。

従って、この反応に従って製造した発泡体は。

高分子ポリマーを形成し得るケイ酸成分の含有量を高い
レベルに維持することが可能となる。その結果、該生成
物中においては相対的にアルカリ金属成分の含有量は減
少することになる。このことが従来指摘されてきた水ガ
ラスを原料として製造した遮断材料の諸々の問題点を解
消し、本発明による発泡体が付着性、耐水性、耐熱性な
らびに強度等の性能面で優れた効果を発揮することを見
出した。

次に、上記の理論的反応式（３）からも理解される通り
、金属ケイ素２モルに対して必要な水の量はその二倍量
の２／モルであるが、この２２モルの水は飽くまでも水
素（Ｈ２）　　を発生させ、金属ケイ素（Ｓｉ）をケイ
Ｗ１（ＳｉＯ２）に変化させるに必要な量であるに過ぎ
ない。

然るに、実際の反応では、その施工作業性等を考慮する
と、水ガラスと金属ケイ素粉を緊密に接触させ、反応を
順調にスタートさせ、施工を容易にするための潤滑油と
しての水も必要であり、さらにまた、該１反応によって
生成した水素ガスをその反応混合物中にこもらせておく
ために、その反応混合物を例えば、パサパサ状にせず、
水アメ状のような粘性強度を持った状態を維持させるた
めにも水は必要である。このために種々実験を重ねた結
果、実際にこの系に必要な水の量は理論量のさらに２倍
以上の水性媒体の水を加えて置くことによって満足する
発泡構造が得られることを見出した。

また、本発明においては、原料に使用したケイ酸アルカ
リのアルカリ金属成分の量を原料の添加量から制御し、
生成した発泡体の耐熱性の向上を行なっているが、さら
に耐熱性を向上させるために、本発明の反応系に、フッ
素イオン（Ｆ−）をヘキサフルオロケイ酸アルカリとし
て添加配合する時は、このケイ酸分も非晶質ケイ酸の一
員となり高分子ポリマーを形成すると共に、生成発泡体
中にフッ化アルカリ（ＭＦ、Ｍはリチウム、ナトリウム
、カリウム金属）を生成せしめ、アルカリ金属成分が固
定され、従って、フランクス効果を低減させる効果を見
出した。

本発明の反応によって発生した水素ガスは、糊状態を形
成している非晶質ケイ酸のポリマー内にこもらせ、発泡
のエネルギーとして有効に利用することが重要である。

折角ここに発生した水素ガスも非晶質ケイ酸のポリマー
中にこもることなく直ちに外部に発散し、逃してしまう
ような状態では、そのエネルギーも発泡体形成の力とす
ることはできない、そのためにも可塑性状態を保ち得る
非晶質ケイ酸のポリマー膜をまず形成させ、発生した水
素ガスを外部に逃してしまなないようにすることが必要
である。この可塑性状態を保ち、非晶質ケイ酸のポリマ
ー膜が形成されるためにも、本発明の反応系での水性媒
体の添加量割合を含み、原料の混合割合は重要な条件で
あることが理解される。

次に、ここに形成された非晶質ケイ酸のポリマーから成
る発泡体が１発砲後水素ガスが発散してしまうと共に、
ふくれた風船が萎むように萎んでしまっては、目的とす
る多孔質構造体を維持することはできない。従って、ガ
スエネルギーが残っている内に非晶質ケイ酸のポリマー
が発泡体として固定され、構造体に完成させて置くこと
が必要である。そのためには、ここに生成した非晶質ケ
イ酸のポリマーを速やかに脱水縮合させ、硬化させ、固
定することが必須である。

この硬化を促進させる方法としては、硬化剤等を用いる
方法もあるが、本発明においては、基本的に金属ケイ素
と水ガラスのアルカリとの反応によりアルカリ金属成分
が除かれると共に、ここに発生した生成熱を利用するこ
とが重要である。ここに発生した熱量は、非晶質ケイ酸
のポリマーの脱水縮合を促進させるに充分な量であり、
この反応系に配合された潤滑油的な役割の水も、粘性強
度に必要な水も、またケイ酸の縮合により副生じた水を
も全て蒸気として揮散させてしまい、生成した発泡体の
脱水を完成させ、強度のある発泡体として固定すること
ができることを見出した。

因に、アルカリ金属成分と他の金属成分、例えば、アル
ミニウムや亜鉛等の金運粉末との反応では、その生成熱
量は常温からのスタートでは小さく、緩つくりであり、
含有水分を揮散蒸発させ、本反応系での脱水縮合を完成
させる量にはいたらない、このことは下記に示す実施例
の中の比較例からも明らかであり、充分その違いを理解
することができる。

これに対して、本発明のようにケイ酸アルカリの糊状態
を応用し、これに粉末状金属ケイ素と水性媒体を加え、
必要に応じてヘキサフルオロケイ酸アルカリを添加する
ことによって、ここに発生する水素ガスと生成熱を利用
して、非晶質ケイ酸のポリマーを約６倍以上の容積に発
泡膨張せしめて発泡構造体とする時は、アルカリ金属成
分の含有量は少なく、苛性ソーダ液による溶解成分中の
Ｍ　＊　Ｏ／　Ｓ　ｉＯ□のモル比が０．１乃至０．４
の範囲、特に０．１５乃至０．３５の範囲にあり、非品
質ケイ酸の含有量は６５重量％以上であり、ここに生成
した細孔はそれぞれが独立して構成されており、しかも
その見掛は比重が０．３５ｇ／ａＩ？以下と大変軽量で
あり、耐熱性に優れた強度のある発泡体が製造されるこ
と、ならびに、施工面においては付着性に優れ、熱や音
の遮断材料として好適な工事材料であることを見出した
。

さらにまた１本発明の原料混合物中に予めかさ比重０．
９５ｇ／−以下である小塊状の無機質軽量材を分散せし
めて置くことによって、さらに該発泡構造体の断熱効果
と強度の補強がなされることを見出した。

なお１本明細書で云う「小塊状の無機質軽量材」とは３
５メツシユタイラー篩（孔眼寸法０．４１７ｎｉｍ）の
上に残る大きさの塊状物もしくは綿状物を意味する。従
って１本発明の発泡構造体を５重量％濃度の苛性ソーダ
（ＮａＯＨ）溶液で溶解せしめた時にも、該無機質軽量
材は小塊状物の不溶解残渣として残ることから、３５メ
ツシユタイラー篩を用いて分離回収することが可能であ
る。

また、本発明で云う付着性発泡構造体とは、被施工面も
しくは他の材料面に対して付着し、一定の容積を占める
強度ある構造体を意味し、単なるそれ自体の粉末、顆粒
、小塊、成型品等とは区別される。

［発明の好適態様］ 本発明の発泡構造体の原料として使用される水溶性ケイ
酸アルカリは、通常水ガラスと呼ばれており、その組成
は次式（４）で表わされる。式（４）で表わされる水溶
性ケイ酸アルカリには粉状体と液状体があり、本発明に
おいてはいずれのタイプの水溶性ケイ酸アルカリをも選
択して使用することができる。

Ｍ、Ｏ−ｎ　Ｓ　ｉ　Ｏ２・ｍＨ２Ｏ−・・−（４）式
中、Ｍはアルカリ金属（Ｎａ、にあるいはＬｉの単独も
しくは混合）であり、ｎは１乃至５、特に１．５乃至４
であり１ｍは１乃至２４、特に２乃至２０である。

また本発明において使用されるケイ酸アルカリのアルカ
リ金属成分は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）
およびカリウム（Ｋ）の中より単独もしくはその組み合
わせの中から選択して使用することができる。しかし、
一般には安価であり。

入手が容易であることからナトリウム金属の塩であるケ
イ酸ナトリウム（水ガラス）を使用することが好ましい
。勿論、このケイ酸ナトリウムにカルラム塩やリチウム
塩が混合された混合ケイ酸アルカリを使用することも可
能である。

本発明においては、５重量％濃度の苛性ソーダ（ＮａＯ
Ｈ）Ｒｊ液により発泡構造体の溶解成分中のＭ、０／Ｓ
ｉＯ２のモル比が０．１乃至０．４の範囲、特に０．１
５乃至０．３５の範囲に維持することが、該発泡構造体
の耐熱性ならびに付着性や強度を向上させる上で重要で
ある。その点において、ケイ酸アルカリの選択ならびに
その配合量には充分注意を払い、配慮する必要がある。

ケイ酸アルカリの組成は、上記式（４）で表わされる組
成でｎのモル数は１乃至５の数、特に１゜５乃至４の数
の範囲で、それぞれの目的や施工条件に併せて選択する
ことができる。この時、ｎの数が１よりも小さくなると
生成した発泡構造体中でのＭ　ｚ　Ｏ／　Ｓ　ｘ　Ｏ□
のモル比が０．４、特に０゜３５よりも大きくなり、ア
ルカリ金属成分の量が多くなり、該発泡構造体が熱に曝
される時は、そのアルカリ金属成分によりフラックス効
果が発揮され、耐熱性のある発泡体の生成を期待するこ
とはできなくなる。

またｎの数が５より大きくなると、同時に配合される金
属ケイ素の量にもよるが、生成した発泡構造体中のＭ　
ｚ　Ｏ／　Ｓ　ｉ○２のモル比が０．１、特に０．１５
よりも小さくなる傾向にあり、ケイ酸がポリマー化する
より先に加水分解を起こしてしまい、発泡の起爆力とな
る水素ガスの保持力に劣り軽量化が達成できず、しかも
、ケイ酸ネットワークが生成されず、ポリマー化が充分
発達しないために付着性に優れ１強度の有る発泡構造体
の生成を期待することができなくなる。

また水溶性ケイ酸アルカリは、上記式（４）で表わされ
る組成でｍのモル数が１乃至２４、特に２乃至２０の値
の水和水を保持しており、この水和水を含有しているこ
とがシロキシシラノール基の脱水縮合により、非晶質ケ
イ酸のポリマーを形成させる上で重要である。

本発明で用いる水溶性ケイ酸アルカリの粉末においては
、１乃至６モルの水和水を保有していることが粉末状態
を維持する上で必要である。ｍの数が１よりも小さい時
は、ケイ酸アルカリの水に対する溶解率が極度に悪く成
り、しかもケイ酸のポリマー化を満足に達成することが
できない。また１ｍの数が６よりも大きくなると粉末の
状態を保ち難くなり、予め粉末混合品として用意してお
くことができなくなる。

本発明においては、液状体のケイ酸アルカリを使用する
こともできる。この液状ケイ酸アルカリはｍのモル数で
６乃至２４モルの水和水が配合されている。本発明に使
用される液状のケイ酸アルカリはこのケイ酸アルカリの
稀釈液であってよい。

この時用いる希釈液は水でも良いが、水溶性有機化合物
の水溶液１例えば、アルコール類や界面活性剤等の水溶
液で希釈されていても本発明において有効に使用するこ
とができる。

本発明においては、粉状体のケイ酸アルカリを原料とし
て使用することが、一方の原料である金属ケイ素粉末と
予め混合して置くことができ、その結果、この粉末状混
合品と水とを原料として。

現場で混合し使用することができることから好都合であ
る。

なお、ここに用いる粉末ケイ酸アルカリの粒度は、水に
対する溶解速度の関係から微細であることが好ましいが
、本発明の目的においては、０゜５ａｍ以下、好むらく
は、０．４ｍ以下の粒経であることが好適である。

ただし、原料混合物の可使時間が長期に亘り欲しい時に
は、このケイ酸アルカリ粉末の溶解度の遅い粉末１例え
ば水和水の極度に少ない粉末や粒度がいくらか粗い粉末
を選ぶことによって目的を達することがで−きる。また
、本発明の反応をコントロールするために、上記ケイ酸
アルカリの粉末を有機化合物、例えば脂肪酸やその塩類
、各種樹脂類、カップリング剤等で予めコーティング処
理された粉末ケイ酸アルカリを使用することもできる。

なお、本発明においては、液状ケイ酸アルカリに含まれ
る水和水以外の「遊離水」は、この液状ケイ酸アルカリ
を１１０℃で乾燥した時に揮散する水分量を以って定義
した。この遊離水は、後に説明する反応に必要な水およ
び施工作業上の潤滑油として必要な水として利用するこ
とができるので、本発明の反応系で用いる水性媒体水に
含め計算して置く配慮が必要がある。

また、ケイ酸分の含有量をコントロールするためには、
予め易反応性のケイ酸分、一般には精製された天然品も
しくは合成品の中より選らばれた公知の非晶質けい酸も
しくはケイ酸塩のゲル粉末等を該水溶性ケイ酸アルカリ
に添加し、溶解もしくは分散せしめて置いたケイ着分リ
ッチなケイ酸アルカリを選び使用することもできる。

さらに、水溶性ケイ酸アルカリの機能性、例えばポット
ライフや強度等を改善し向上せしめるために、既に公知
の方法として採用されているように、無機のホウ酸アル
カリ、ケイフッ化アルカリ、ホウ酸亜鉛等が添加され養
生された変性ケイ酸アルカリや、ポリシロキサンや樹脂
による変性ポリシロキサンや、さらに他の有機化合物の
アルコール類や樹脂類、さらに界面活性剤等が添加され
複合化された変性ケイ酸アルカリを本発明の原料として
選ぶこともできる。

本発明において、もう一方・の原料として使用する金属
ケイ素の粉末としては、市販一般の純度を持つ結晶性な
らびに無定形いずれの金属ケイ素でもそれが粉末品であ
れば使用することができる。

さらにまた、製鋼用脱酸剤として最も多く用いられてい
るフェロアロイ（合金鉄）の一種であるフェロシリコン
（ケイ素鉄）で、Ｓｉ成分を５０〜９９％含有している
粉末品も使用することもできる。

なお、本発明における金属ケイ素の配合量の限定は、フ
ェロシリコンのようにＳｉ成分以外の成分を含有してい
る時は、計算上の混乱を避けるために１本明細書におい
てはあくまでも１００％純度のＳｉに換算して配合量割
合を決定した。

これら金属ケイ素類の粉末度としては、０．２濁以下、
特にＯ，１ｍ以下の微細粉末であることが、その反応を
速やかにしかも完全に遂行する上で好ましい。

なお、本発明の反応においては、該反応の速度等をコン
トロールする上から、アルミニウム、亜鉛、鉄等の金属
粉末を１本発明の非晶質ケイ酸の含有ｊｔ６５重量％以
上の量を損なわない範囲で金属ケイ素粉末に混合して使
用することができる。

さらにまた１本発明の反応をコントロールするために、
上記ケイ素もしくはケイ索鎖の各粉末を有機化合物１例
えば脂肪酸やその塩類、各種樹脂類、カップリング剤等
で予めコーティング処理して置いた金属粉末を使用する
こともできる。

本発明において使用する水性媒体は、純水であることに
越したことはないが、反応を損なわない範囲で、水道水
、井戸水、湧き水、河川の水等を使用することもできる
。

また、本発明の反応をスムースにスタートさせるだめに
、同族のイオンであるアルカリ金属イオンの添加でアル
カリ性に維持された水性媒体、特に本発明においては、
少量でもケイ酸アルカリが添加された水性媒体を用いる
ことが好適である。

特に、粉末状ケイ酸アルカリを使用する時は、その溶解
を容易ならしめ、反応をスムースに完成させる上でアル
カリ性の水性媒体を使用することが好ましい。

当然、本発明においては、この水性媒体に添加されたケ
イ酸アルカリの量は原料水溶性ケイ酸アルカリの配合量
に加算し、配合総合量の条件として配慮されねばならな
い。

本発明の発泡体を生成せしめるためには、先にも述べて
きた通り、この時発生した水素ガスを水溶性ケイ酸アル
カリの構造体の内部にこもらせ、発泡のエネルギーとし
て利用すること、および生成熱を発泡体の硬化固定する
ために利用することが１本発明の付着性発泡構造体を好
適に生成せしめる上で大変重要な条件である。そのため
には本発明で採用する原料の配合に際して備えておらね
ばならない要件について検討を行ない１次の要件を具備
していることの必要性を見出した。

■原料王者の混合物が施工可能な可塑性状態にあること
。■少なくとも水素ガスが発生している間は、原料王者
の混合物が、焼いた餅がふくれる時のように、ふくれ可
能な粘性状態にあり、しかも水素ガスを内部に保持し得
る粘性強度があること。■発泡が終了したら速やかに発
泡構造体としての強度を発現すること。■ここに生成し
た発泡体の見掛は比重が０．３５ｇ／ａＪ以下の軽量で
あること。■細孔はそれぞれ独立していること。■発泡
体の構造骨格の主成分が非晶質ケイ酸で、その含有率が
６５重量％以上であること。

上記の要件を満足させるために、本発明者等は鋭意研究
を重ね次の条件を見出した。

原料である水溶性ケイ酸アルカリと粉末状金属ケイ素の
混合割合が乾燥物基準の重量比で９２：８乃至７５　：
　２５、特に９０：１０乃至７８：２２であること、お
よび、水溶性ケイ酸アルカリと金属ケイ素との混合物の
乾燥物基準に対して１２乃至４０重量％、特に１５ない
し３５重量％に相当する量の水性媒体が加えられている
ことが、施工可能な可塑的状態と水素ガス保持に必要な
粘性強度を発揮させ、また反応生成熱を効果的に発揮さ
せる上で重要な条件であることを見出した。

以上の条件において、水溶性ケイ酸アルカリの混合割合
が９２重量比よりも多くなると、アルカリ金属成分が過
剰となり、生成した発泡体の耐水性ならびに耐水強度を
極度に劣化せしめてしまうと共に金属ケイ素の配合割合
が少なくなり、発泡に必要な水素ガスの発生が少なくな
ること、および生成熱量が少なくなることから発泡体を
満足いく構造体とすることが難しく、本発明が目的とす
る発泡構造体の生成を期待することはできない。

−力水溶性ケイ酸アルカリの添加量が７５重量比より少
なくなると金属ケイ素の添加量が多くなり、この反応系
に未反応の金属ケイ素をただ残すだけとなり無駄となる
ばかしでなく、残った金属ケイ素にはネットワークを生
成する能力はなく、生成した発泡体の強度を極度に劣化
せしめてしまう。

加えられる水性媒体は、上記式（３）に関連して述べら
れたように、理論量としては金属ケイ素２モルに対して
必要な水の量は２ｚモルでよいことになるが、施工作業
性上この原料混合物の可塑性ならびに粘性強度の点も考
慮に入れると、水性媒体の添加量は１２乃至４０重量％
、特に１５乃至３５重量％に相当する量の水性媒体を加
えることが必要である。しかし、水性媒体の添加量が３
５重量％１、殊に４０重量％の量よりも多くなると、混
合物の可塑的状態が柔らかくなり過ぎ、粘性強度を維持
することができず、発生ガスをこの混合物中にこもらせ
て置けず、効率の良い発泡構造体を生成させることは到
底できない。しかも、この時生成した熱量だけでは、こ
れだけ多量の水分を揮散させてしまうことができず、完
全脱水を充分に行なえない傾向にある。その結果、強度
のある発泡構造体を得ることは難しくなる。また、水性
媒体の添加量が１５重量％、殊に１２ｆｆｉ量％より少
ない量の時は、混合物は粘性のある一体化した混合物と
することができず、パサパサした粉状体であり、その結
果、本発明に必要な要件を満たすことができず、一体化
し、まとまった構造体を得ることはできない。

しかし、本発明において、原料に粉末状ケイ酸アルカリ
を用いた場合において、上記水性媒体配合量の少ない方
の配合量を選んだときは、その混合の初期においては混
合物がパサパサ状の状態を呈しているが、その混ぜ合わ
せを継続すると、その経時と共に粉末状ケイ酸アルカリ
が水性媒体に溶解し、固液比の固体部分が減少すること
から相対的に液部が増加し、その結果、パサパサ状態か
ら粘性強度のある混合物に変化する点には注意する必要
がある。

本発明においては、さらに発泡体の強度ならびに耐熱性
を向上させるために、含有されるアルカリ金属成分をさ
らに固定する必要があり、そのためにはへキサフルオロ
ケイ酸アルカリを添加配合することが好適である。この
時の添加配合量は、ヘキサフルオロケイ酸アルカリのケ
イ酸分も含めての全ケイ酸成分とフッ素イオンのモル比
（Ｆ−／ＳｉＯ，）で表わして０．１−Ｔ−ル、特ニ０
．０８モルを越えない量で配合されることが、目的を達
成する上で好適である。

使用するヘキサフルオロケイ酸アルカリとしては、ＪＩ
Ｓ　　Ｋ　　１４５２で規格化されているケイフッ化ナ
トリウム（Ｎａ、ＳｉＯ，）やリン酸製造工業より副生
ずるケイフッ化ソーダ、又工業薬品として市販されてい
るケイフッ化カリやケイフッ化リチウム等の中から選択
して使用することができる。なお、添加配合されたヘキ
サフルオロケイ酸アルカリは、水ガラスの硬化剤である
ことから、特に混合物の可使時間には注意して、添加量
、添加方法等を予め検討し、取り扱う必要がある。

本発明による発泡体の製法では、上述したように含有さ
れてるアルカリ金属成分と金属ケイ素の反応により反応
熱が生成する。ここに生成した熱は、発泡体を生成し構
成している非晶質ケイ酸ポリマーの脱水縮合反応を有効
に促進し、発泡体に硬度を発現させる。事実、下記に示
す実施例に開示するように、原料王者の混合物はその混
合内容にもよるが施工後はぼ１５乃至４５分後には６０
℃以上、条件によっては１００℃を越える温度となり、
その結果、含有していた水分は水蒸気として発散し、脱
水が起こり１発泡体に硬度を与え、強度ある発泡構造体
を生成せしめることが可能となる。

また、このように混合後、・反応し、発泡を開始するま
でに一定の待ち時間があることは１本発明の材料を施工
する際の施工可使時間を有効に保持し、本発明の施工を
可能にする。もし、この可使時間が短いと本発明の施工
は実質的に不可能になってしまう。従って、施工現場や
施工方法によってはこの可使時間をコントロールする必
要がある。

このような時は原料に対する前処理や配合条件に充分配
慮し、予めテストし、その可使時間を見極めて施工に入
る配慮が必要である。

本発明において、原料である水溶性ケイ酸アルカリに粉
末品を用いる時は、金属ケイ素粉末と予め可及的に均一
に混合して置くことが、生成した発泡体中の多孔質の孔
がそれぞれ独立して均質に分散され、しかも発泡体の強
度を向上させる見地から望ましい。

この場合は、粉末が均質に混合される混合機であればい
ずれの混合機でも使用することができる。

例を挙げれば、円筒、傾斜円筒、Ｖ型等の回転型混合機
、円筒または樋状の容器中で、スクリューリボン、フィ
ンガーブロック、Ｚ型翼等の回転もしくは強力剪断力に
よる固定型混合機やその他の点テラ式混合機や粉砕式混
合機を選らぶことかできる。

また、一方の原料が水溶液か、または水分散液の場合、
ケイ酸アルカリと金属ケイ素の混合は、セメントミキサ
ー、インターナルミキサー、パンバリングミキサ−等強
力剪断力のある混合機を選らび、練るようにしながら均
質混合することが好適である。

上記のケイ酸アルカリ、金属ケイ素、水性媒体の三者か
ら成る混合物は、その混合比率にもよるパサパサ状、ペ
ースト状、モルタル状、マヨネーズ状、水アメ状、モチ
状等の様々な可塑的状態を呈する。これらの可塑的状態
混合物を施工するには、一般のコンクリートモルタルや
壁材、また粘性の高い塗料等を施工する時のように流し
込み、コテ塗り、吹き付は等の当業界で慣用に使用され
ている方法を適宜採用することができる。

また、本発明の製法が基本的に粉体と液体との混合物を
施工面に塗布することをベースとしていることに鑑み、
加圧式の二流体ノズルを有する吹き付は機等を採用して
吹き付は施工することも可能である。

さらにまた、施工現場に上記原料の混合粉末を敷き詰め
、その上から所定量の水性媒体を噴霧器等で散布して、
混合粉体に水性媒体をその場で吸わせて反応させ、発泡
構造体を生成せしめることも可能である。

本発明による反応は常温下で開始することが、施工現場
の雰囲気温度が０℃付近の低温下では、予め原材料を少
なくとも５℃ぐらいに加温して置くことが該反応をスム
ースにスタートさせ、短い時間で施工を完成させ、しか
も目的とする発泡構造体を容易に得る上で好適である。

しかし、その使用目的によっては、加熱下、加圧下、脱
気下および脱水下等、当業界で既に公知のいずれの条件
下においても施工が可能であり、所望によっては、減圧
下あるいは窒素ガス等の不活性雰囲気中で施工すること
も可能である。

例えば、本発明の発泡体を基礎とした製品を工場ライン
で生産する時は、その生産性を向上させる目的で４０乃
至２５０℃の加熱下で製造を行なえば、短時間で満足す
る発泡構造体を完成させることが可能である。

そして、本発明の発泡体は常温の条件下で該発泡体を生
成せしめることができることから、湾曲したりまたは狭
い眉間等の現場にもペーストやモルタル状に調製した原
料混合物を施工することによって、発泡反応をその工事
現場で完成させることができるため、多孔質の発泡構造
体として各工事現場の被覆、仕切り、間仕切りや眉間充
填を可能にすることができる。

本発明に好適に使用されるかさ比重０．９５ｇ／−以下
である小塊状の無機質軽量材としては、天然品または合
成品の塊状もしくは綿状で一般に断熱材料として市販さ
れ使用されている無機質軽量材を使用することができる
。これらの無機質軽量材の若干の例を示すと下記のとお
りである。

石綿、ガラス繊維、岩綿、ロックウール、軽石、パーキ
ュライト、パーライト、発泡抗火石、泡セメント、泡ガ
ラス、フオームガラス、アルミナバルーン、さらにケイ
ソー土、塩基性炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、
軽量キャスタブル等の粉末の成型品１人工軽量骨材等の
発泡体、多孔質体や繊維体を挙げることができる。

これらの小塊状の無機質軽量材は、一般にそのかさ比重
が０．２０乃至０．９５ｇ／ａｄの範囲にあり、本発明
の目的に好適に使用される。またこれらの形状は、破砕
品、顆粒状、タブレット状。

球状、海綿状、繊維状もしくは綿状をしており、使用す
る発泡体の用途や求められる機能性等によって異なるが
、タイラー篩いで３５メツシュ通過の約０．４ｍｎ以上
で、約１０１１ＩＩ＋以下の粒径材料が選らばれ、施工
作業性ならびに発泡膨張効果を妨げず、本発明の発泡構
造体を得る上で好適に使用される。

また、本発明で用いる無機質軽量材の発泡体に対する配
合割合は、２００重量％を越えない量であることが好ま
しい。この配合量が２００重量％を越える時は１発泡体
を形成しているバインダーポリマーの非晶質ケイ酸の量
が減少してしまい。

発泡体の強度を著しく低下させ、満足な使用目的に合っ
た発泡構造体の生成を期待することができない。

また１本発明においては、該無機質軽量材を配合使用す
るに際して、これら無機質軽量材の持つ吸水特性に注意
して使用する必要がある。該反応系において、加えられ
る水溶性媒体が、この無機質軽量材に吸収されてしまい
、配合した水の本来の目的である反応、潤滑油、粘性強
度等の機能性的役割を損なってしまうことがないように
配慮する必要がある。一般には、本発明の水溶性媒体配
合量の多い方の量を選ぶか、もしくは、予め無機質軽量
材の吸水性をコーテングやジンクリング等の方法により
前処理し、吸水性を防止しておいた材料を選択してしよ
うする必要もある。

本発明においては、原料に使用する水溶性ケイ酸アルカ
リの硬化固定は、この反応により発生する熱によって達
成することができるが、さらに硬化を促進し１作業性を
改善する上で、それ自体公知の無機質硬化剤を併用する
こともできる。

この時使用できる無機質硬化剤としては、一般に、水ガ
ラスの硬化剤として使用されている無機化合物、例えば
、酸化物（ＺｎＯｓ　Ｍ２Ｏ，Ｃａｂ。

ＳｒＯ，Ａｌ２Ｏ，等）水酸化物（Ｚｎ　（○Ｈ）　、
、　Ｍｇ　（ＯＨ）　ｚ、Ｃａ　（ＯＨ）　ｚ−ＡＩ　
（０）ｉ）　３等、リン酸塩（ＡｌＰＯ４，Ａｌ　（Ｈ
２ＰＯ４）　３，２口、（ＰＯ４）、５ｉＰ２０７）、
ケイ酸塩（Ａｌ□○、・ｎ５ｉＯ，、ＭｇＯ・ｎ５ｉｎ
２）、ホウ酸塩（ＫＩ３０．、　ＣａＢ４Ｏ，）等の天
然品、合成品、焼成品、精製品を単独もしくは２種以上
の組み合わせで使用することができる。

上記無機質硬化剤は、その作業性ならびに！終発泡体に
求められる機能もしくは物性に応じて任意の量で配合す
ることができるが、１１０℃乾燥物の固形分を基準とし
て、ケイ酸アルカリと硬化剤との重量部の比率で１００
：１乃至］、　ＯＯ：　３０の量比で、好適には１００
：２乃至ｔｏｏ：２５の量比で配合されることが好まし
い。

これら無機質硬化剤は、またそれ自体公知の有機系硬化
剤もしくは硬化助剤との組み合わせでも使用することが
できる６有機系硬化剤としては、酢酸エチル、各種の有
機酸、ゲリオキザール、蓚酸アミド、アジピン酸アミド
等を挙げることができる。また、この硬化の促進剤や遅
延剤の硬化助剤としては、表面処理された亜鉛末、鉄粉
やアルミニウム末等の金属粉末、さらに、マグネシウム
、カルシウム、バリウム等のケイ酸塩やアルミン酸塩等
の合成品や天然品の精製物等を選らぶことができる。こ
れらの有機系硬化剤および硬化助剤は、無機質硬化剤に
対して、５０重量％までの量でそれぞれの目的に応じて
配合することができる。

本発明の発泡体には、求められている各種機能性や施工
条件さらにその目的に応じて、種々の無機質の顔料、充
填剤、増量材、補強剤、骨材等の配合補助材あるいは界
面活性剤、有機化合物等の補助材を１発泡体の物性、発
泡性ならびにその作業性等を損なうことのない範囲でし
かも、コスト低減のために、さらにまた産業廃棄物の利
用の立場からも、これら材料を補助材として配合するこ
とが好適である。その配合量は、例えば０．１重量％乃
至５００重量％の量割合で、単独もしくは２種以上の組
み合わせで添加配合することができる。下記にその若干
の一例を示す。

顔料としては、二酸化チタン、弁柄、酸化クロム、黄鉛
、ジンククロメイト、カーボンブラック、群青、ホワイ
トカーボン、アルミナ、酸化亜鉛、磁性酸化鉄、窒化ホ
ウ素等の無機の機能性顔料、防錆顔料、有色顔料等が使
用できる。

充填材としては、ステンレスや鉄等の金属粉末。

ガラス粉、陶磁器粉、炭化珪素、酸化ケイ素（珪砂粉、
珪石粉、ホワイトカーボン、シリカ粉、シリカヒュム等
）、酸化クロム、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、溶融
アルミナ粉、マグネシャ粉、炭酸カルシウム、ジルコン
サンド、各種粘土（ベントナイト、ガイロメ、本節粘土
等の精製品）、焼成りレー（ボーキサイト、カオリン、
モンモリロナイト等の粘土の焼成品）１合成粘土（サポ
ナイト、ヘクトライト、スチブンサイト等）石膏、硫酸
バリウム、フッ化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケ
イ酸マグネシウム、タルク、シラスバルーン、発電所か
ら産業廃棄物として副生するフライアッシュやアルミサ
ツシュメーカーから副生ずる水酸化アルミニウム等で粒
度に配慮された粉末品もしくは塊状品およびそれぞれの
目的に合わせて表面処理された充填材を使用することが
できる。

補強剤としては、雲母、アスベスト、フレーク状金３粉
や、ガラス繊維、ロックウール、ケイ酸塩等の太めの鉱
物繊維、石綿、カーボン繊維等の無機質繊維や、金属繊
維および有機系繊維等のステーブル、スライバー、網、
ネット、マット、織布、不織布等の繊維質補強材が使用
できる。

骨材としては、各種粒度分布ならびに形状を有する珪石
、珪砂、ロウ石、長石、シャモット、ムライト、アルミ
ナ、ドロマイト、マグネシャ、ジルコニヤ、ジルコン、
カーボン、炭素、黒鉛、炭化物、窒化物等の耐熱耐火材
がボリュウム材的骨材として使用することができ、さら
に、人工的に加工製造されたガラスピーズ、ガラスフレ
ーク、金属フレイク、スラップや各種産業廃棄物の顆粒
品等の人工骨材、とくに人工軽量骨材も使用することが
できる。

これらの添加配合補助材は使用に際し、その目的に応じ
て粒度構成に配慮し、分級もしくは混合して使用する必
要がある。また含有している水分等を予め除去して置く
ことも重要である。そのためには添加配合補助材は、予
めそれ自身の吸水性をコーティングやジンタリング等の
処理によって防止して置くか、またはこうした添加配合
補助材を選んで使用することによって、加えた水性媒体
の液部が材料に吸収されてしまい、水性媒体を加えた本
来の目的の有効性を損なわないように配慮して置く必要
もある。

本発明においては、アルカリ金属成分含有化合物を原料
に選ばざるを得ないことから、この欠点を補う意味から
も、このアルカリ金属成分を固定し得る化合物を、この
配合補助材として添加して置くことが特に有効である。

この目的を満足させる化合物としては、既に述べた配合
材に挙げられているが、アルミニウム、亜鉛、鉄、マン
ガン等の金属の酸化物、水酸化物、塩類等を挙げること
ができる。

また、本発明の製造法において、原料の分散性、混合物
の流動性、塗布性等の作業的性能を改善するために、該
発泡体の物性を損なわない範囲の量で各種界面活性剤や
有機化合物（シリコーン系化合物、カップリング材、各
種樹脂類等）等を添加配合して使用することができる。

本発明の発泡体は、反応型の原料を用いて発泡体を生成
せしめることから、その作業性を確保するためにも、施
工直前に液体部と固体（粉体）部を均質に混合する必要
がある。予め粉体部分を混合して置く時は、該反応系の
スターターとして重要な役割をする水の存在に充分注意
を払い、配慮する必要がある。このことは混合材料の貯
蔵保管の条件とし重要であり、水分との接触のないよう
に保管管理されねばならない。

以上のように、本発明の発泡構造体は、それぞれの目的
に応じて、配合条件ならびに施工条件を選らぶことによ
って、下記に例示する各種の保温や断熱および吸音や遮
音等のエネルギー遮断が求められている対象物および場
所に対して広く使用することができる。しかも、本発明
の発泡体は、無機質の非晶質ケイ酸を生成分としている
ことから、耐熱性、耐水性、耐候性、耐摩耗性、耐薬品
性、耐腐食性等の諸物性を兼ね備えており、エネルギー
の遮断用材料としてのみならず、耐火材料（例えば、定
型もしくは不定形の耐火レンガ等）。

耐水材料（例えば、植物やバイオの培養床等）他の広い
用途分野で被覆材、詰め込み材、仕切り材、成型材等に
有用に使用することができる。その具体的に使用される
場所の若干の例を下記に例示する。

対象物としては、竹木材等の木質材料１紙パルプ、有機
質繊維や無機質繊維の織物ならびに布地、鉄やアルミニ
ウム等の金属やステンレス等の合金等の金属類０石膏や
各種セメントならびにコンクリート類のセメンティング
材、岩石から始まってガラス、アスベスト、粘土、各種
ケイ酸塩、セラミックス、耐火物、スラッゾ等の窯業な
らびにその原料、アスファルトならびにその加工品（止
水シート等）、さらにプラスチック等有機化学品やその
化合物等の素材ならびにその加工品や複合材料等を挙げ
ることができる。

また、使用される場所としては、床、壁、天井、間仕切
り、ブロック、パイプ、各種建材、電線、ニーテリティ
ー溝、暗渠、側溝、シート、容器、タンク、ダクト、排
気道、煙道、煙突、炉、バーナー、炉回り部品、各種装
置や機械類、船舶や車両等の輸送機関、道路、トンネル
、橋、工場、建造構造物およびその基礎等を挙げること
ができる。

確して、ここに生成した発泡構造体は、アルカリ金属成
分含有量が少なく、非晶質ケイ酸を６５重量％以上含有
し、その見掛は比重が０．３５ｇ／−以下の値を示し、
被施工面に対する付着性良好な遮断用発泡構造体として
有用に使用される材料である。

［実施例］ 以下、本発明を具体的実施例を以って説明するが、本実
施例は適応できる多くの施工分野での試験の若干の例に
過ぎず、この発泡構造体が多方面で有用に採用される一
例を示したに過ぎない。

本実施例で採用した各種物性の？ｌ′１１１定方法を下
記に示す。

■苛性ソーダ（ＮａＯＨ）溶液による溶解ならびに残渣
の回収と溶解成分の定量： 供試料を乳鉢中で粉砕した微細試料の所定量を採取し、
予め用意した５重量％濃度の苛性ソーダ（Ｎ　ａ　ＯＨ
）溶液に加え、６０±１０’Ｃのウォーターバス中で４
５分間掛けて溶解せしめる。次いで、まず該溶解試料を
３５メツシュタイラー篩を用いて分級、洗浄し、３５メ
ツシュタイラー篩い上の残渣（Ａ）と洗液を含む篩い通
過試料とを回収する。さらに、該３５メツシユタイラ一
篩通過の試料を濾紙を用いて濾過洗浄分離し、濾過残漬
（Ｂ）と濾液の溶解液部（Ｃ）とを回収する。

この様にして、３５メツシユタイラー篩上の残渣（Ａ）
、濾過残渣（Ｂ）および溶解液部（Ｃ）の三つの部分に
分割分離回収する。（Ａ）および（Ｂ）の残渣部分は、
おのおの１１０℃で乾燥後秤量し、重量％を以って表示
する。（Ｃ）の溶解成分は、常法の湿式重量分析法でケ
イ酸（Ｓｉｎ２）を定量し、このケイ酸分を「非晶質ケ
イ酸」として求め、重量％を以って表示した。一方分光
光度法によりアルカリ金属成分（Ｍ２Ｏ）を定量し、Ｍ
　２０　／　Ｓ　１０２モル比を計算によって求め表示
した。

なお、本明細書における５重量％濃度の苛性ソーダ（Ｎ
ａＯＨ）溶液による「溶解成分」とは、３５メツシユタ
イラ一篩通過後の試料を基礎にし、即ち、（Ａ）成分を
除いた［　（Ｂ）＋　（ｃ）］成分より、（ｃ）／　［
（Ｂ）＋　（ｃ）］の比を求め、この値を重量％を以っ
て表示した。

■見掛は比重の測定： 本明細書においては、便宜上次式（５）によって見掛は
比重ｄａ（ｇ／ａＪ）を求めた。

ｄａ＝ｗ／ｖ　　　　　　　・・・・・・・・・（５）
ｄａ　　は見掛は比重（ｇ／ａ１１）　。

Ｗ　は供試料発泡体の重＊　（ｇ）。

■　は開ならびに閉気孔を含めた供試料発泡体の容積（
ａｌ） ■付着性： 鋼板上で生成せしめた供試料発泡体の一遍を鋼板面に対
して直角に成るように切断し、その切断面を出し、０Ｓ
　　Ｋ−６８５２に記載の方法に準拠して、付着性の試
験を行ない、鋼板面の付着面積（−）に対する剪断破壊
時の加重を求め、その結果をｋｇ／ｃｉの単位で表示し
た。なお、加重時に供試料発泡体が鋼板面に付着したま
ま破壊もしくは潰れた時は、その時の加重以上の付着性
ありとした。

■発泡体強度： 供試料発泡体の平らな面に直径８１の鋼鉄製（３ｍ厚）
の円盤を載せ、その上に重りを載せて行き、下の発泡体
が破壊もしくは潰れる時の重さ（ｋｇ）を求めて、−単
位で強度とした。この時に載った重りの重さが大きい程
、発泡体強度が優れているとした。

■耐熱性： 供試料発泡体より切り出した約５ａ１角立方体の試料を
±２０℃に維持された電気炉中に投入し、６０分間暴露
し、全く形状的に変化のない試料を耐熱性「あり」とし
、溶は出したり、変形したり、収縮したり、割れたりし
た試料は耐熱性「なし」とした。

■耐水性： 供試料発泡体を流水中に２４時間浸漬し、全く形状変化
の無い場合を耐水性「あり」とした。

■断熱性： 鋼板上で生成せしめた発泡体の表面を、携帯用バーナー
（フランス製Ｃａｍｐｉｎｇ　　ｇａｚＳＯＵＤＧＡＺ
　　２０６）を用いて加熱し、その表面温度計を用いて
測定した。この時の温度が低い程断熱効果があるとした
。なお、本発明においては、エネルギーの遮断効果をこ
の断熱性で代表して評価した。なお、バーナー加熱によ
り、発泡体が鋼板より脱落したり剥離してしまった場合
は、断熱性ｒなし」とした。

実施例１ 本実施例において、水溶性ケイ酸アルカリと金属ケイ素
と水性媒体の王者の混合により生成せしめた付着性発泡
構造体について行なった実験について説明する。

水溶性ケイ酸アルカリには市販工業用粉末のケイ酸ソー
ダとケイ酸カリいずれも（富−１：化学■製）から下記
第１表に示す組成を有し、６０メツシュ篩通過の粉末品
４種類を選んだ。金属ケイ素には市販の工業用非晶質金
属ケイ素の褐色粉末（東洋金属粉■製２００メツシュ全
通、Ｓｉ成分９９゜５％、試料番号Ｍ−１）と合金鉄で
あるフェロシリコンの黒褐色粉末（屋久島電工■製２０
０メツシュ全通、Ｓｉ成分８６．５％、試料番号Ｍ−２
）の２種類を選んだ。水性媒体としては２種類を選んだ
。原料番号Ｌ−１はイオン交換水であり、原料番号Ｌ−
２はＪＩＳ規格ケイ酸ソーダ３号品（組成Ｎａ、０　１
０．２％、Ｓｉｎ□　３０．５％）が４０％添加された
アルカリ性水性媒体である。なお、第２表の配合比の項
目では、Ｌ−２の水性媒体を遊離水とケイ酸アルカリ（
含む、水和水）に計算上分離し、ケイ酸アルカリの部は
粉末状ケイ酸アルカリに合算して表示した。

第　　　１　　　表 上記各原料粉末を、第２表に示す配合割合（トータルで
１００ｇ相当量）で採り、ビニル製袋中で充分良く混合
し、この粉末混合品に、所定の水を加え、練り込むよう
にして混合し、丁度、パンを作る時の原料の練り生地状
もしくは硬いモルタル状の黒褐色材料とする、次いで、
用意した３ａｎ厚の鋼板上に１０　Ｘ　１０Ｑ１１角に
広げる。この状態で室温に放置して置くと、約３０分経
過した頃から材料は徐々に発泡を開始して脹らんでくる
、さらに、２０〜３０分経過した頃から発熱が激しくな
り１条件によっては８０’Ｃから１０５℃に至り、水蒸
気が激しく飛散し、発泡体の表面の色も黒褐色から乾い
た白っぽい灰色に変化し、原料混合物の容積の約１０倍
以上に、条件によっては４７倍にも膨張発泡し、それぞ
れ独立した細孔を有した発泡構造体となり、その生成が
終了する。

ここに生成した各発泡体について、それぞれの物性を測
定し、その結果を第２表に併せ表示した。

各物性は、下記に示す方法により測定した。

なお、本発明の比較例として、次の実験を行なった。す
なわち、金属ケイ素粉末の代わりに市販試薬の金属亜鉛
粉末を選んだ外は、上記と同様にして発泡体を生成せし
め、比較例１　（Ｈ−１）とした。なお、このケースに
おいては、ＪＭ料混合物を常温に２４時間放置したが、
全く反応がなく。

従って発熱もなく、発泡現象も見られなかった。

また、第２表に示すように、本発明の範囲を越えた配合
割合での配合で発泡体を生成せしめた場合を比較例（Ｈ
−２）とした。なお、このケースにおいては、原料混合
物は流れ性のある柔らかいペーストとなる。

以下余白 以上の結果１本実施例により生成せしめた各発泡体は、
それぞれ独立した細孔を有しており、耐熱性ならびに発
泡体強度に優れた遮断材料であり、鋼板面に良く付着し
ており、しかもこの発泡体が常温下で容易に生成してい
ることが、比較例と比較する時、特に良く理解される。

実施例２ 本実施例において、かさ比重０．９５ｇ／ｃｉ以下であ
る小塊状の無機質軽量材が分散されている発泡体につい
て説明する。

発泡体の生成条件は、実施例１に記載の試料番号１−２
の条件を基礎にして、水溶性ケイ酸アルカリにケイ酸ソ
ーダ粉末Ｓ−１を、金属ケイ素粉末にＭ−１を、水性媒
体にＬ−２を選らんだ。

かさ比重０．９５ｇ／ａＪ以下である小塊状の無機質軽
量材としては、市販軽量材の中から下記第３表に示す、
発泡抗火石、パーライト、ロックウール（ＪＩＳ　　Ａ
　　９５０４　２号品）、アルミナバルーンを選らんだ
。それぞれの物性値を下記第３表に示す。

第　　３ 表 無機質軽量材を含む各原料の配合割合を下記第４表に示
す。ここに配合された混合物を実施例１の場合と同様に
して均質に混合し、常温に放置し、反応させ、各発泡体
試料とした。この各試料の物性値をそれぞれ上記の方法
により測定し、その結果を第４表に併せ表示した。

以上の結果、本実施例により小塊状の無機質軽量材を分
散せしめて生成した発泡体は、それぞれ独立した細孔を
有しており、耐熱性ならびに発泡体強度が補強され、優
れた遮断材料であり、鋼板面に良く付着し、しかもこの
発泡体が常温下で容易に生成していることが良く理解さ
れる。

第 表 実施例３ 本実施例において、ヘキサフルオロケイ酸アルカリが配
合され、かさ比重０．９５ｇ／ｃＪ以下である小塊状の
無機質軽量材ならびに他の産業廃棄物を中心に調製され
た充填材が分散されている発泡体について説明する。

発泡体の生成条件は、実施例１に記載の思料番号１−２
の条件を基礎にして、水溶性ケイ酸アルカリにケイ酸ソ
ーダ粉末Ｓ−１を、金属ケイ素粉末にＭ−１−を、水性
媒体にＬ−２を選らんだ。

ヘキサフルオロケイ酸アルカリとしては、市販試薬のケ
イフッ化ソーダ（Ｎａ２Ｓ　ｉ　Ｆ、分子量１８８）粉
末を選らんだ。

強度補強材としては、実施例２で用いた発泡抗火石の無
機質軽量材を選らんだ。

さらに、産業廃棄物の利用として、アルミサツシュメー
カーより副生する水酸化アルミニウム粉末、ならびに火
力発電所より副生ずるフライアッシュ（主成分Ｓｉ○２
Ｓ５０．４．Ａｌ□○３２７゜４、Ｆｅ、０，５．９．
ＣａＯ３，１，ＭｇＯ２゜４、Ｎａ２Ｏ２，２，に２０
１，２）粉末を選らんだ。

また、着色顔料として、市販試薬の亜鉛華（Ｚｎｏ）を
選らんだ。

上記、各原料の配合割合は下記第５表に表示した。

第　　５　　表 以上の結果、産業廃棄物を上手に利用して生成せしめた
本発明の発泡体は、それぞれ独立した細孔を有しており
、耐熱性ならびに発泡体強度が補強され、優れた遮断材
料であり、鋼板面に良く付着し、しかもこの発泡体が常
温下で容易に生成することが良く理解される。

［発明の効果］ 上記のように本発明によれば、耐熱性に優れた非晶質ケ
イ算を６５重量％以上含有し、見掛は比重が０．３５ｇ
／ｍ以下と軽微である発泡体を、水溶性ケイ酸アルカリ
と金属ケイ素と水性媒体とを常温で混合し、発熱反応さ
せ発泡構造体を生成せしめることによって５作業環境の
汚染等のトラブルを起こすことなく、遮断材料の現地施
工を可能にし、しかも、耐水性及び耐熱性に優れ、被施
工面への付着性に優れた材料としての有用性を発揮する
。

しかも、小塊状の無機質軽量材や産業廃棄物等を上手に
利用することにより、熱や音の遮断性に優れ、耐熱性、
付着性や強度がさらに補強された発泡構造体が有利に得
られるという顕著な効果を奏する。

特許出願人　　鈴木産業株式会社 出願人代理人　弁理士　佐藤文男 （他２名）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）５重量％濃度の苛性ソーダ（ＮａＯＨ）溶液によ
   る溶解成分が少なくとも５０重量％以上であり、該溶解
   成分中のケイ酸分をＳｉＯ＿２で表わし、アルカリ金属
   成分をその酸化物基準Ｍ＿２Ｏ（アルカリ金属Ｍはリチ
   ウム、ナトリウム、カリウムの単独もしくは混合）で表
   わして、Ｍ＿２Ｏ／ＳｉＯ＿２のモル比が０．１乃至０
   ．４の範囲にあり、しかもケイ酸分（ＳｉＯ＿２）が６
   ５重量％以上の組成を有し、該発泡構造体の見掛け比重
   が０．３５ｇ／ｃｍ＾３以下であり、しかも構成する細
   孔はそれぞれ独立していることを特徴とする非晶質ケイ
   酸が主成分である付着性発泡構造体
2. （２）上記Ｍ＿２Ｏ／ＳｉＯ＿２のモル比が０．１５乃
   至０．３５の範囲にあることを特徴とする請求項第１項
   記載の付着性発泡構造体
3. （３）上記非晶質ケイ酸が主成分である発泡構造体はフ
   ッ素イオンを含み、該フッ素イオンをＦ＾−で表わして
   、Ｆ＾−／ＳｉＯ＿２のモル比が０．８モルを越えない
   ことを特徴とする請求項第１項記載の付着性発泡構造体
4. （４）上記非晶質ケイ酸が主成分である発泡構造体にお
   いて、１１０℃乾燥物基準で表わして、かさ比重０．９
   ５ｇ／ｃｍ＾３以下である小塊状の無機質軽量材が、少
   なくとも２００重量％の量で分散されていることを特徴
   とする請求項第１項乃至第３項のいずれかに記載された
   付着性発泡構造体
5. （５）水溶性ケイ酸アルカリと金属ケイ素（Ｓｉ純度１
   ００％で換算）粉末との混合割合が１１０℃乾燥物基準
   で９２：８乃至７５：２５の重量比に成るように調整さ
   れ、１２乃至４０重量％に相当する量の水性媒体が配合
   された材料を常温で混合し、発熱反応させることを特徴
   とする非晶質ケイ酸が主成分である付着性発泡構造体の
   製法
6. （６）上記配合材料がヘキサフルオロケイ酸アルカリ（
   Ｍ＿２ＳｉＦ＿５、Ｍはアルカリ金属）を０．１モルを
   越えない量で配合されたことを特徴とする請求項第５項
   記載の非晶質ケイ酸が主成分である付着性発泡構造体の
   製法
7. （７）上記水溶性ケイ酸アルカリは、式Ｍ＿２Ｏ・ｎＳ
   ｉＯ＿２・ｍＨ＿２Ｏ（ただし、Ｍはリチウム、ナトリ
   ウム、カリウムの単体もしくは混合物であるアルカリ金
   属）で表わされたとき、上記ｎは１ないし５、ｍは１な
   いし２４の範囲の化学組成を有することを特徴とする請
   求項第５項或いは第６項記載の非晶質ケイ酸が主成分で
   ある付着性発泡構造体の製法
8. （８）上記ｎが１．５ないし４、ｍは２ないし２０の範
   囲の化学組成を有することを特徴とする請求項第７項記
   載の非晶質ケイ酸が主成分である付着性発泡構造体の製
   法
9. （９）上記配合材料が、かさ比重０．９５ｇ／ｃｍ＾３
   以下である小塊状の無機質軽量材を含み、該小塊状の無
   機質軽量材は、非晶質ケイ酸が主成分である発泡構造体
   において、１１０℃乾燥物基準で表わして、少なくとも
   ２００重量％の量であることを特徴とする請求項第５項
   乃至第８項の何れかに記載された付着性発泡構造体の製
   法